La nouvelle technologie réduit la production fastidieuse de composants métalliques de grand volume ainsi que le post-traitement manuel chronophage.

LED au lieu d’un faisceau laser ou électronique

Impression métal 3D Nouvelle technologie: LED au lieu de laser ou faisceau d’électrons

| Éditeur:
Nicole Kareta

Une technologie développée à l’Université de technologie de Graz utilise des LED au lieu de sources laser pour la fabrication additive de pièces métalliques et optimise l’impression 3D en métal en termes de temps de construction, de consommation de poudre de métal, de coûts d’équipement et d’efforts de post-traitement.

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La nouvelle technologie réduit la production fastidieuse de composants métalliques de grand volume ainsi que le post-traitement manuel chronophage.

La fusion sélective à base de LED (SLEDM) – c’est-à-dire la fusion ciblée de poudre métallique à l’aide de sources lumineuses LED haute puissance – est le nom de la nouvelle technologie qu’une équipe dirigée par Franz Haas, directeur de l’Institut d’ingénierie de production de TU Graz, s’est développé pour l’impression 3D de métaux et a maintenant déposé une demande de brevet. La technologie est similaire à la fusion laser sélective (SLM) et à la fusion par faisceau d’électrons (EBM), dans laquelle la poudre métallique est fondue au moyen d’un laser ou d’un faisceau d’électrons et intégrée dans un composant couche par couche. Cependant, SLEDM résout deux problèmes centraux de ces processus de fabrication à base de lit de poudre: la production chronophage de composants métalliques de grand volume et le post-traitement manuel chronophage.

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Ce démonstrateur montre comment la formation de cloques (expansion des gaz scellés sous pression) est presque complètement évitée en combinant la coulée et l'AM. Les composants du démonstrateur pour le soudage par accumulation au laser-poudre pour la mise en œuvre du scénario 2 ont été fournis par Audi à partir d'une fonderie externe.

Temps de production réduit

Contrairement aux processus SLM ou EBM, le processus SLEDM utilise un faisceau LED haute puissance pour faire fondre la poudre métallique. Les diodes électroluminescentes utilisées à cet effet ont été spécialement adaptées par le spécialiste de l’éclairage de Styrie occidentale Preworks et équipées d’un système de lentilles complexe par lequel le diamètre de la mise au point LED peut être facilement modifié entre 0,05 et 20 millimètres pendant le processus de fusion. Cela permet au fusion de plus grands volumes par unité de temps sans avoir à se passer de structures internes en filigrane, réduisant ainsi le temps de production de composants pour pile à combustible ou technologie médicale, par exemple, par un facteur de 20 en moyenne.

Pour assurer une réponse plus rapide aux demandes des clients, Rosswag a acheté un système d'atomisation conçu pour des changements de matériaux fréquents et des quantités inférieures à 50 kg.

Des retouches fastidieuses ne sont plus nécessaires

Cette technologie est combinée avec une nouvelle usine de production qui, contrairement à d’autres usines de fusion de métaux, ajoute le composant de haut en bas. Le composant est ainsi exposé, la quantité requise de la poudre est réduite au minimum et le post-traitement nécessaire peut être effectué pendant le processus d’impression. «Les retouches longues et généralement nécessaires aux méthodes actuelles, par exemple le lissage des surfaces rugueuses et le retrait des structures de support, ne sont plus nécessaires et font gagner un temps précieux», explique Haas.

L'imprimante 3D développée à TU Graz fait fondre la poudre métallique à l'aide de sources lumineuses LED haute performance, puis la transforme en composants dans la fabrication additive.
L’imprimante 3D développée à TU Graz fait fondre la poudre métallique à l’aide de sources lumineuses LED haute performance, puis la transforme en composants dans la fabrication additive.

(Source: TU Graz)

Domaines d’application et plans complémentaires

Un démonstrateur du procédé SLEDM est déjà à l’étude dans le K-Project CAMed de l’Université Médicale de Graz, où le premier laboratoire d’impression médicale 3D a été ouvert en octobre 2019. Le procédé sera utilisé pour produire des implants métalliques biorésorbables, c’est-à-dire de préférence vis en alliages de magnésium utilisés pour les fractures osseuses. Ces implants se dissolvent dans le corps après la croissance du site de fracture. Une deuxième opération, souvent très stressante pour les personnes, n’est donc plus nécessaire. Grâce au SLEDM, la production de tels implants serait possible directement en salle d’opération, car « une lumière LED est naturellement moins dangereux pour l’opération qu’une puissante source laser », explique Haas.

Couverture du livre blanc: SLM

Le deuxième axe porte sur la mobilité durable, à savoir la production de composants tels que des plaques bipolaires pour piles à combustible ou des composants pour systèmes de batteries. « Nous voulons rendre la fabrication additive utilisant SLEDM économiquement viable pour la mobilité électrique et positionner SLEDM dans ce domaine de recherche à un stade précoce », a déclaré Haas, qui produira un prototype commercialisable de cette imprimante 3D en métal – « fabriqué par TU Graz ». – dans la prochaine étape de développement: une nouvelle innovation dans le milieu universitaire.

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